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中国电机工程学报 2018年第06期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志智能电网

弱连接条件下并网VSC系统稳定性分析研究综述1593-1604

摘要：弱连接条件下并网电压源型换流器（voltage source converter,VSC）系统的稳定性是目前电力电子化电力系统稳定性研究中最受关注、最具有实际应用意义的重要问题之一。该文从并网VSC系统模型、稳定性分析方法、稳定性机理分析3个方面梳理和回顾十几年来国内外对该问题的相关研究成果。特别是针对弱连接条件下并网VSC系统稳定性的机理研究,从锁相环（phase locked loop,PLL）动态影响、PLL与VSC控制系统间交互作用的影响、以及不考虑PLL动态影响3个方面,详细综述迄今获得的研究进展;最后,从分析方法、主要结论以及遗留问题3方面进行总结和展望。

降低火电机组调峰成本的光热电站储热容量配置方法1605-1611

摘要：光热发电是大规模利用太阳能的新兴方式,其储热系统能够调节光热电站的出力特性,进而缓解光热电站并网带来的火电机组调峰问题。合理配置光热电站储热容量,能够有效降低火电机组调峰成本。该文提出一种光热电站储热容量配置方法,在对光热电站运行特性及其对电网调峰影响分析的基础上,综合考虑了火电机组向下调峰成本与储热成本对储热系统容量配置的影响。最后分别基于IEEE 30节点系统以及西北某省电网系统的仿真算例,验证了该文方法的可行性和有效性。

特高压直流逆变站功率特性与建模1612-1621

摘要：特高压直流（ultra-high voltage direct current,UHVDC）输电有助于我国实现能源资源的优化配置,因而发展十分迅速。UHVDC送电容量大,当其发生闭锁后,会对电网造成严重的影响。因此,建立合适的功率模型,进而准确地分析UHVDC闭锁对受端电网的影响十分必要。该文首先分析了UHVDC闭锁后极间功率转移机理,以及建立了UHVDC逆变站的有功模型;其次分析了逆变站无功的消耗机理,并结合无功补偿设备投切策略,建立了闭锁后逆变站输出无功功率的模型;然后,采用所建立的模型,对天中直流＂6.14＂闭锁后逆变站的输出功率进行建模,并与实测逆变站的输出功率数据进行对比,验证所建模型的准确性较高。最后,将所建模型应用于河南电网仿真算例,仿真结果与实测数据进行对比,进一步验证了该模型的准确性。为适应UHVDC快速的发展,该文所提模型可为含UHVDC的实际电网的分析提供帮助。

直流接地极近区三维大地电阻率模型建立方法1622-1630

摘要：大地电阻率模型不准确是造成对直流输电接地极极址周边地面、地下导电体以及交流电网影响评估不准确的主要原因。根据接地极电流产生的地表电位（earth surface potential,ESP）具有以接地极为中心类同心圆分布的特点,利用地壳/上地幔历史电磁测深数据、资料和直流接地极工程选址设计电磁测深数据、资料,提出评估接地极近区ESP分布的大地电阻率三维模型建立方法。利用？800 k V天中直流输电工程哈密接地极周边交流电网直流偏磁电流（DC biasing current,DCBC）的实测数据,证明利用大地电阻率三维模型计算的电网DCBC准确、可靠,所建模型对接地极选址设计和电网DCBC治理方案优化都有重要意义。

考虑需求响应综合影响因素的RBF-NN短期负荷预测模型1631-1638

摘要：为提高计及需求响应的短期负荷预测精度,通过量化电价、用户响应程度以及温度等外界因素,构建了考虑需求响应综合影响因素的径向基函数神经网络（radial basis function-neural network,RBF-NN）短期负荷预测模型。结合峰谷分时电价（time-of-use price,TOU price）,根据消费者心理学原理描述了基于Logistic函数的用户模糊需求响应机理,用于有效辨识用户对峰谷电价的响应参数。利用半梯形隶属度函数消除用户响应模糊属性,将需求响应精确量化结果引入RBF-NN预测模型。通过实际算例,分析了该文构建模型在不同电价机制下的预测性能,证明了在RBF-NN模型中综合考虑电价、用户响应度等因素的重要性,为计及需求响应的短期负荷预测研究提供了一定的理论依据。

基于有功响应的双馈型风电场实用化等值方法1639-1646

摘要：建立和实际风电机组暂态响应特性一致的详细暂态模型,并对其进行合理有效的分群是风电场等值建模需要解决的两个重要问题。该文基于对大量实测数据的拟合及与厂家的沟通分析,建立了具备斜率功率恢复特性的低电压穿越模型,通过低电压穿越试验验证了模型的有效性。在此基础上,对风机在不同风速下的并网点有功暂态响应特性和风电场在典型风速分布下的等值效果进行了研究,提出了基于有功响应的风电场实用化等值方法。采用实际风电场的多组风速数据,对等值前后的并网点有功、无功、电压和电流的故障响应特性进行了对比分析。结果表明,文中方法具有良好的等值效果,对风速数据和故障点位置具有良好的适应性。

中国电机工程学报杂志大电网规划与运行

基于参数化历史电流源的广义小步长开关模型1647-1654

摘要：为了满足实时仿真的需要,电力电子开关常采用基于L/C电路的小步长模型。这种小步长模型参数设置复杂,存在明显的暂态误差,难以实现高频动作下的理想开关特性。该文提出一种基于参数化历史电流源的广义小步长模型,该模型不依赖于具体物理电路和数值积分方法,导通和关断时分别用两个Dommel差分电路表示。两个差分电路的等效导纳相等,历史电流源用4个待定参数描述。在模拟理想开关时,其中的两个待定参数可由理想开关的稳态特性直接确定,另外两个参数则根据对小步长模型的暂态误差分析确定最优参数。算例分析表明,相比传统小步长模型,广义模型参数通过参数设置能更好地模拟理想开关的动作特性。

基于随机矩阵理论的故障时刻确定和故障区域定位方法1655-1664

摘要：针对目前基于广域测量系统（wide-area measurement system,WAMS）数据的故障诊断方法容易受到WAMS不良数据干扰的问题,该文将随机矩阵理论应用于WAMS量测数据的信息提取上,分别提出了基于平均谱半径（mean spectral radius,MSR）指标的故障时刻确定方法和基于相量测量单元（phasor measurement units,PMU）数据相关性分析的故障区域定位方法,通过PMU数据的随机矩阵模型的建立和平均谱半径指标及PMU数据相关性的计算,实现了基于MSR指标的故障时刻确定和基于PMU数据相关性分析的故障区域定位,且对不良数据具有非常好的鲁棒性。分别以10机39节点算例和某实际区域电力系统为例,仿真验证了所提方法的有效性和准确性。

考虑核电参与的调峰优化运行模型1665-1674

摘要：综合考虑核电调峰成本及安全约束,建立了考虑核电参与调峰的优化调度模型。该模型从经济性和安全性两方面定量分析压水堆核电机组的调峰成本,并引入核电安全价值系数实现经济安全的协调平衡,以机组联合运行总费用最低作为优化目标;在调度问题常规约束条件的基础上,计及了考虑调峰深度和线性功率变化速率的工况转换时间耦合约束条件以满足核电调峰安全运行要求。算例仿真验证了所建立模型的有效性;在调峰运行方式下,核电机组满足安全约束要求,并能够根据系统实际需求选择最优调峰深度和功率变化速率;核电机组参与调峰能够缓解常规机组的调峰压力,减少火电机组启停调峰频率,提升电力系统运行的经济性。

双碳量约束下风电–碳捕集虚拟电厂低碳经济调度1675-1683

摘要：风电–碳捕集虚拟电厂由出力间歇且波动的风电机组和碳捕集机组聚合而成,可实现内部协同优化,整体参与电网调度。为更准确描述储液式碳捕集机组的捕集流程,将捕集系统正在处理的CO2量的传统单碳量形式,改进为再生塔正在处理的CO2量和吸收塔正在处理的CO2量的新型双碳量形式,并将其计入机组运行约束。以各时段内该虚拟电厂在电力市场与碳交易市场中的净收益最大化为目标,构建了日前–实时双阶段低碳经济调度模型。以日前调度结果作为虚拟电厂申报出力;在实时调度阶段,动态修正碳捕集机组的净输出功率,并辅以储能电池,以克服风电出力变化导致虚拟电厂实际出力偏离其申报值的难题。仿真结果表明,所提双碳量模型合理且正确。虚拟电厂联合运行模式可协调优化其内部各单元的出力安排与碳排放水平,使风电成为可调度资源,从而获得更高的运行收益;相较于虚拟电厂独立运行模式,可较大减少平衡出力偏差所需的储能电池配置容量,并能获得更显著的碳减排效益和更高的经济效益。同样条件下与传统单碳量模型相比,采用改进双碳量模型所需的储能电池配置容量将减少,且更经济和低碳。

中国电机工程学报杂志智能配用电

考虑DLC空调负荷轮控的高压配电网无功优化模型1684-1694

摘要：该文提出一种考虑直接负荷控制（direct load control,DLC）空调负荷轮控的高压配电网无功优化模型。先对DLC空调轮控的控制特性进行分析,针对台区内多台受控空调同时启动,结合空调负荷静态等值电路和台区电网戴维南等值,推导了对应负荷聚合商台区接入点的启动电压计算公式。在此基础上,从负荷侧和电源侧对高压配电网的无功优化问题进行建模,分别建立DLC空调负荷削减最优分配模型和考虑主变调压机构闭锁的无功优化模型。采用免疫遗传算法对前者进行求解,获取在DLC空调轮控的电压启动约束;将其约束引入到后者中,形成考虑DLC空调负荷轮控的高压配电网无功优化模型,再采用内点法进行求解。最后,通过成都某实际25节点的110kV高压配电网和一条负荷聚合商管理的10kV馈线系统的仿真分析,验证了所建模型的有效性。

计及配电网调压的综合负荷建模1695-1705

摘要：针对当前机理性综合负荷模型在模型结构上的不足,该文从总体测辨的角度提出并建立一种＂（47）综合负荷模型＂。模型将配电网高压网络用阻抗串联理想变压器等效,并用（47）型电路逼近理想变压器;基于逆调压原理,理想变压器电压比取为高压母线稳态电压的平均值,以反映配电网调压结果;静态负荷采用ZIP模型并计及无功补偿。模型在机理上能更好地反映配电网的一般结构且不增加模型参数。算例研究表明,相对于当前的综合负荷模型,该文提出的（47）综合负荷模型在参数稳定性、泛化能力等性能上均有一定程度的提升,同时在反映电网调压结果、维持负荷母线电压稳定以及模型对不同电压水平下负荷动态行为的描述能力等方面具也有明显的优势。

基于混合通信网的主动配电信息物理系统可靠性评价1706-1718

摘要：随着主动配电网研究的深入,研究主动配电网混合信息物理系统信息域精细化建模与可靠性评估方法具有十分重要的理论价值与现实意义。该文首先基于主动配电网故障的自愈控制方式,分析了故障过程中信息域对信息物理系统（cyber-physical system,CPS）的影响。建立基于混合通信网的、考虑路由转移和复杂故障因素的信息系统可靠性模型,并基于此分析了信息性能对CPS可靠性的影响。考虑到主动配电网分布式发电（distributed generation,DG）的运行特性、信息域离散特性以及计算效率,对信息域与分别采用非序贯与序贯蒙特卡罗法抽样,并利用工业以太网建立测试系统,验证了信息域传输有效性对主动配电网信息物理系统的间接影响,并分析了信息域元件重要度、接入网负载率、结构以及传输技术对主动配电网信息物理系统可靠性的影响,研究成果可为主动配电网规划和运行提供有效技术支撑。

主动配电网中计及时序性与相关性的分布式光伏并网规划1719-1728

摘要：该文提出一种主动配电网中计及时序性与相关性的分布式光伏长短期规划-运行双层机会约束优化模型。下层短期模型考虑了每个时段内主动配电网运行优化从而决定最佳主动管理策略,上层长期规划以下层短期优化为基础,考虑主动配电网整个规划阶段年综合经济成本最优从而决定光伏安装位置与容量。针对光伏与负荷之间相关性、概率分布时序差异性特点,提出改进相关矩阵法与拉丁超立方技术相结合的方法,并利用该方法通过划分时段对光伏与负荷的出力进行时序相关性处理。在此基础上,采用概率潮流法与嵌套的模拟退火粒子群算法（simulated annealing particle swarm optimization,SAPSO）相结合的混合智能算法对上述模型进行求解。选取IEEE33系统进行算例分析,仿真结果验证所提方法的合理性与有效性。

中国电机工程学报杂志发电

塔式太阳能辅助燃煤发电系统设计与运行特性仿真研究1729-1737

摘要：针对某350MW国产亚临界燃煤机组,设计了塔式太阳能辅助燃煤发电系统。塔式太阳能光热系统（太阳能锅炉）自高压加热器出口引出5%左右的给水将其加热至与燃煤锅炉相同的出口蒸汽参数后,与燃煤锅炉产生的蒸汽一同送入汽轮机做功。采用模块化建模方法,构建塔式太阳能辅助燃煤发电系统实时动态仿真模型,根据某地春分日的太阳能数据,模拟了该系统从第1天太阳能锅炉冷态启动开始的全天运行工况,以及太阳能锅炉在停炉后经过1夜的自然冷却在第2天早晨开始的热态启动工况。结果表明,在太阳能锅炉的启动初期会对燃煤机组的运行产生扰动,但在燃煤机组控制系统的自动调节下可以保证机组的稳定运行。为了保证太阳能辅助燃煤发电系统出口蒸汽参数与燃煤锅炉出口蒸汽参数匹配,太阳能的蒸汽流量随太阳能辐射强度变化,在正午达到最大值。太阳能锅炉热态启动时间与冷态启动相比大幅缩短,若能保证该系统连续运行,可为燃煤机组带来显著的经济效益。但由太阳能的间歇性决定的太阳能锅炉的频繁启停,会加剧太阳能锅炉金属材料的低周疲劳寿命损耗。

太阳能光伏板积灰的最佳清扫周期1738-1742

摘要：对新疆吐鲁番地区某20MW（p）光伏电场积灰损耗数据分析表明,光伏电场积灰损耗与时间呈线性关系增长。借用火力发电厂凝汽器清洁度管理方法,以单位时间内经济损失最小为目标函数,分析了光伏板积灰损耗以及最佳清扫周期。实例分析表明：有效发电时间内太阳辐照度均值230W/m^2,20MW光伏电场中额定功率为500kW（p）的光伏板阵列,在采用机械清扫的情况下最佳清扫周期为3.40天。与现行运行方式15天为一个清扫周期相比,该光伏发电企业每年可节约损失费用72.10万元。

湿式电除尘器冲洗废水排入脱硫系统的影响分析1743-1750

摘要：采用测试分析方法,从水质分析、表面张力测试、重金属含量测试3个方面进行研究,比较分析不同类型的湿式电除尘器冲洗废水对脱硫吸收塔浆液品质及脱硫系统运行的影响。结果表明：湿式电除尘器冲洗废水中的Ca^2＋、Mg^2＋和Cl^-浓度较高,但不会对脱硫塔内离子平衡产生影响;湿式电除尘器冲洗废水的表面张力低于吸收塔浆液,排入脱硫塔后加剧了吸收塔浆液起泡;湿式电除尘器冲洗废水中重金属含量较少,不会对脱硫系统正常运行造成影响,但可能存在因极板腐蚀造成冲洗废水中Cr和Ni含量较高的风险,排入脱硫塔后容易对吸收塔浆液品质和脱硫废水处理系统的运行产生不利影响。

脱硝烟道流场分析的克里格法应用研究1751-1759

摘要：燃煤锅炉实施超低排放改造后,锅炉尾部烟道流场分布情况更加复杂多变,为提优化控制品质,首先需要提高测量精度。将克里格法应用于分析锅炉烟道流场分布情况,以660MW燃煤机组的脱硝入口烟道的氮氧化物分布为例,应用变异函数进行结构分析,拟合结果具有指数模型特征,分析变异函数的块基比（27）25%,证明该区域具有较好的空间相关性,适用于克里格法。经优化后,基于少量交错布置的样本点,利用克里格法分析计算脱硝反应器未知区域的NOx的分布情况,计算值与网格法测点的误差在小于15%,测量断面满足流场质量平衡要求。克里格法提供了一种全新的烟道测试方法,基于少量样本点的实测值,可以计算分析整个烟道分布情况,提高了流场测试的精准度,可以为控制系统提供更准确的控制参数。